Transcription
Hola a todos. Ahora, en este vídeo, vamos a ver la regulación de la expresión génica, es decir, cómo la bacteria controla qué genes expresa y qué genes no.
Dentro de los genes presentes en el genoma bacteriano, tenemos genes constitutivos, que también se les llama housekeeping, porque son los que se están expresando continuamente y son necesarios para el mantenimiento celular. Y después están los genes regulados, que son aquellos que solo se van a expresar cuando la célula los necesita.
Entonces, vamos a centrarnos en estos, en los genes regulados, y en concreto, en una parte de la regulación génica que es el inicio de la transcripción. Hay otros mecanismos de regulación génica que controlan la elongación de la transcripción y otros que controlan la traducción. Nos vamos a centrar en el inicio de la transcripción.
Para empezar, vamos a ver un poquito el esquema general de los genes y qué es necesario para ver cómo se transcribe. Entonces, si tenemos una secuencia de ADN, tendríamos aquí nuestro gen de interés. Este gen va a tener previamente una secuencia que se llama secuencia promotora, que es, recordar, el sitio donde se une la ARN polimerasa para poder transcribir el gen. Y puede tener secuencias reguladoras en estos genes regulados, que bien puede ser el operador o bien puede ser una región activadora que vamos a llamar.
Recordad que muchas veces las bacterias presentan grupos de genes asociados por función que son regulados o controlados por el mismo promotor. A esto le llamamos operón. Entonces, va a haber un conjunto de genes controlados por el mismo promotor. Por eso, y solo es posible en bacterias, gracias a que las bacterias pueden producir ARN mensajero policistrónico. Recordar que eso significa que el mismo ARN mensajero codifica para varias proteínas.
Muy bien, ¿qué tipos de regulación de inicio de la transcripción tenemos? Tenemos la regulación inducible. ¿Qué quiere decir esto? Que son genes que normalmente están apagados, pero cuando hay mucho sustrato de una vía, se activa. Normalmente, el sustrato actúa como inductor. Esto es propio de las vías catabólicas.
Y después tenemos los genes reprimibles. Los genes reprimibles son aquellos que normalmente sí que se están transcribiendo, pero cuando se acumulan mucho producto de la vía metabólica en la que están implicados, se ven inhibidos. Tanto están regulados por los productos que actúan como correpresores. Entonces, esto es más propio de vías biosintéticas, anabólicas.
A su vez, tanto los genes inducibles como los genes reprimibles pueden tener una regulación positiva, es decir, están controlados por la región activadora y por una proteína activadora, o bien una regulación negativa, y por tanto, están regulados por una proteína represora.
Vamos a ver cómo funcionan en cada caso cada una de estas posibles regulaciones. Vamos a hablar en primer caso de los genes inducibles, que son aquellos que normalmente, como hemos dicho, están reprimidos y cuando hay mucho sustrato, se activan. Y hemos dicho que hay dos posibles regulaciones: el control positivo y el control negativo.
¿Qué consiste el control positivo? Quiere decir que va a haber una proteína activadora que se va a unir a la región activadora y, por tanto, va a permitir la acción de la polimerasa. Es decir, este gen normalmente está inactivo, la polimerasa no se va a poder unir al promotor y, por tanto, no hay transcripción del gen. Cuando hay mucho sustrato de una vía, esto ocurre bastante con los azúcares. Imaginaros, esto es la glucosa. La glucosa se va a unir, ahora veremos, a una proteína activadora. Va a haber una proteína activadora que va a ser activada por el azúcar. Se va a unir el azúcar aquí, entonces por eso le llamamos inductor al azúcar. Entonces, va a permitir que se una a la región activadora, la polimerasa se va a poder unir al promotor y entonces sí, tenemos transcripción. Por lo tanto, solo va a haber transcripción cuando está unido el azúcar.
Vamos a ver ahora cómo ocurre el control negativo. En principio, en estos casos, el gen va a estar reprimido, ¿por qué? Porque va a estar unido al operador una proteína represora. Entonces, por mucho que la polimerasa se una al promotor, no va a poder avanzar porque está la proteína represora impidiendo el paso. Por lo tanto, no hay transcripción. ¿Qué ocurre cuando hay sustrato de la vía? Otro sustrato, azúcar, muchos sustratos. Vamos a ver qué ocurre. Tenemos igualmente el gen, la región operadora u operador y el promotor. En este caso, a la proteína represora se le va a unir el azúcar, que también le llamamos inductor. El represor se va a soltar del operador. Por lo tanto, como el operador ya está libre, la polimerasa se va a poder unir al promotor y avanzar. Por lo tanto, aquí tenemos transcripción.
Vamos a ver ahora cómo se produce la regulación de genes reprimibles. Como hemos dicho, estos genes suelen estar activos, pero llegado un momento se reprimen. Normalmente es cuando se acumula el producto de la vía metabólica con la que están relacionados. Por ejemplo, suele ocurrir cuando hay mucha producción de aminoácidos. Al igual que los genes inducibles, tenemos control positivo y control negativo, dependiendo de si está regulada por una proteína activadora o una proteína represora.
En el control positivo, hemos dicho que estos genes se están expresando normalmente. Entonces, va a haber la proteína activadora que va a estar siempre unida a la región activadora, por tanto, la polimerasa, la ARN polimerasa, se va a poder unir y va a haber transcripción. ¿Qué ocurre cuando se acumula mucho producto? Vamos a poder pintar el producto como un triángulo. El producto va a actuar como correpresor. Entonces, se va a unir a la proteína activadora y la va a soltar de la región promotora y activadora. Entonces, la proteína activadora se va a soltar cuando el producto de una ruta metabólica se una a ella. Por tanto, la polimerasa, por mucho que intente unirse al promotor, no va a poder y, por tanto, no va a haber transcripción.
¿Qué ocurre con el control negativo? Normalmente, en el control negativo, está regulado por regiones operadoras. Estas regiones operadoras van a estar libres, por tanto, la ADN polimerasa se va a poder unir y avanzar hacia el gen para llevar a cabo transcripción. Pero, al igual que en el caso del control positivo, cuando se acumula mucho producto, al que llamamos correpresor, este correpresor, en este caso, se va a unir a la proteína represora, que se va a unir al operador y va a impedir el avance de la polimerasa. En este caso, por tanto, vamos a tener una proteína represora unida al operador que ha sido activada por el correpresor y, por tanto, la polimerasa, aunque se una al promotor, no puede avanzar. Por eso, tanto en este caso, no hay transcripción y, por tanto, no hay expresión génica.
Espero que con este vídeo os haya quedado claro los mecanismos de regulación del inicio de la transcripción y podréis ver más vídeos en el canal de YouTube.